纤维混凝土在水利工程中的应用

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1、第29卷第10期长江科学院院报Vo1．29No．102012年10月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteOct．20l2DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2012．10．022纤维混凝土在水利工程中的应用张亚坤，侯黎黎“(黄河水利职业技术学院a．水利系；b．流域水利河南省高校工程技术研究中心，河南开封475004)摘要：归纳了工程中常用纤维混凝土中纤维的种类及参考掺量，探讨了纤维混凝土优良的阻裂、增强、增韧、抗裂、抗渗机理。针对纤维混凝土的优良特性及水利工程的特点，介绍了纤维混凝土在水利工程中的

2、水下构结、渠道衬砌、抗冲刷部位、板式混凝土结构、施工工地路面等应用情况，并指出了今后在纤维混凝土研究及应用领域应着重开展的工作。关键词：纤维混凝土；阻裂；抗渗；水利工程应用中图分类号：TU528．572文献标志码：B文章编号：1001—5485(2012)10—0114—04自从20世纪80年代美国化工产业合成一种名表1按照材质对纤维的分类为FIBERMESH的纤维丝⋯并尝试将之与水泥混凝Table1Fmerclassificationinaccordancewiththematerial土按照适当的比例混合运用以来，各国学者纷纷进行了大量的材料和结构性能试验研究与工程应用探塑

3、垦金属纤维钢纤维、不锈钢纤维等索。这种以水泥、水、粗细骨料、外加剂为基体，以纤天然矿物纤维：如石棉、针状硅灰石等维为增强材料而制成的具有复合材料性能的新型混无机纤维人造矿物纤维：如抗碱玻璃纤维、抗碱矿棉等凝土称为纤维混凝土。截止今天，纤维混凝土以其碳纤维等增强、阻裂、抗渗、抗冲击、增韧、耐磨、抗冻融、抗震合成纤维：如聚丙烯纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、有机纤维等优越性能，已经被较广泛地应用于道路桥梁、隧、}鬈筝、聚丙烯腈纤维、植物纤维：如剑麻、黄麻等道、水利、海岸、市政、建筑乃至核电站等工程领域。水利工程中复杂的水流条件对水工建筑物的淘刷、表2按照弹性模量对纤维的分类Table2F

4、iberclassificationinaccordancewith冲击、磨损、渗透等作用十分显著，因此水工建筑物themodulusofelasticity埘混凝土的抗裂、抗冲击、抗磨损、抗渗等提出了更分类依据种类高的要求，将具有优良的增强、阻裂、增韧、抗冲击、高弹模钢纤维、石棉、玻璃纤维、碳纤维、聚乙烯纤维、抗磨损、抗渗等性能的纤维混凝土用在水工建筑物(Ef>E)Kevlar纤维等的某些部位无疑能够起到相当好的效果。低弹模聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯纤维以及大多数(Ef

5、合成纤维在不同工程中的掺量，实际工程应用时可作为参考(建议掺量见表3)。1．1纤维混凝土中纤维的种类表3合成纤维在不同工程中的掺量用不同类型的纤维作为增强材料可以制成不同Table3Amountsofsyntheticfiberindiferent种类和性能的纤维混凝土，结合已有的研究成果，分engineering别根据材质和弹性模量将纤维混凝土中的纤维归类如表1、表2所示。有机合成纤维混凝土以其优良的性能克服了水泥混凝土的部分缺陷，目前这类纤维的研究和应用较多，因此是一种最具发展前途的纤维。收稿日期：201l—O8—17；修回日期：2011—10—10作者简介：张哑坤(198

6、3一)，男，河南宝丰人，助教，硕士，主要从事新型复合材料及其结构性能研究，(电话)18237832782(电子信箱)zhangyk@yrcti．edu．on。第10期张亚坤等纤维混凝土在水利工程中的应用1151．2纤维混凝土工作性能机理由J．P．Romualdi和B．Batson提出的，纤维间距理论在纤维混凝土中，纤维对混凝土基体的作用概认为混凝土内部有尺度不同的微裂缝、空隙等缺陷，括起来主要有3种：阻裂、增强、增韧。正是这3在施加外力时，孔、缝部位产生大的应力集中，引起种作用使得纤维混凝土与普通混凝土相比各种物理裂缝的扩展，最终导致结构破坏。提高混凝土这类力学性能指标都得以改

7、善。脆性材料的抗拉强度、减少与缩小其裂缝的尺度和1．2．1纤维对基体的阻裂作用数量，缓和裂缝尖端应力集中程度，提高抑制裂缝延阻裂作用，指纤维对新拌混凝土早期性收缩裂伸与发展的能力是至关重要的。因此，在脆性材料缝和硬化后的收缩裂缝的产生和扩展所起的阻碍作中掺人纤维后，在复合材料结构形成和受力破坏的用。均匀分布的纤维在混凝土中起到支撑骨架的作过程中，有效地提高了复合材料受力前后阻止裂缝用，其作用效果是阻止了粗、细骨料的沉降(即粗骨引发与扩展的能力，达到纤维对混凝土增强的目的。料首先下沉，然后是细